Короткоканальные эффекты обусловленные ОПЗ стокового рп-перехода 1 2

Короткоканальные эффекты, обусловленные ОПЗ стокового рп-перехода 1. 2. 3. 4. Горячие носители DIBL – эффект Глубинное смыкание ОПЗ стока и истока Уменьшение подвижности носителей Для их устранения необходимо создавать: 1. LDD –структуру 2. Гало – области 3. «кармашки» 4. Скрытые охранные области

Ограничения, связанные со смыканием областей ОПЗ истока и стока при уменьшении длины канала

Механизм образования горячих носителей [ 1 ]

LDD структура стока Спейсер Затвор Подзатворный окисел [ 2 ] Сток

Зависимость подвижности носителей от концентрации примеси и величины электрического поля

Зависимость подвижности носителей от температуры и электрического поля

Структура областей исток-сток наноразмерного МОПТ [ 1 ]

Конструкция и проблемы формирования наноразмерной КМОП структуры Составной затвор: - разные величины работы выхода для затворов n- или p- типов - низкое поверхностное сопротивление - отсутствие проникновения бора - жесткий контроль размеров Подзатворный диэлектрик - очень тонкий для подавления короткоканальных эффектов и увеличения тока стока - ограничения: плотность деффектов, туннельный ток, надежность Ti. Si 2 [1] Мелкая щелевая изоляция - ограниченные литографией размеры - независимость ширины от глубины - малая электрическая емкость - отсутствие необходимости в сплошном окислении Исток/сток - мелкая область исток/стока для подавления короткоканальных эффектов - оптимизация концентрационных профилей для повышения надежности и улучшения характеристик - низкое поверхностное сопротивление Неоднородно легированный канал - подавление короткоканальных эффектов - гало-области для подавления спада Vt при уменьшении Lg - уменьшение емкости p-n переходов

Мелкая щелевая изоляция - ограниченные литографией размеры - независимость ширины от глубины - малая электрическая емкость - отсутствие необходимости в сплошном окислении - паразитные связи

Составной затвор - разные величины работы выхода для затворов n- или p- типов - низкое поверхностное сопротивление - отсутствие проникновения бора - жесткий контроль размеров

Исток/сток - мелкая область исток/стока для подавления короткоканальных эффектов - оптимизация концентрационных профилей для повышения надежности и улучшения характеристик - низкое поверхностное сопротивление

Подзатворный диэлектрик - очень тонкий для подавления короткоканальных эффектов и увеличения тока стока - ограничения: плотность дефектов, туннельный ток, надежность

Неоднородно легированный канал - подавление короткоканальных эффектов - гало-области для подавления спада Uп при уменьшении Lк - уменьшение емкости p-n переходов

ЛЕКЦИЯ 4 Формирование боковой диэлектрической изоляции в КМОП БИС

Изоляция элементов КМОП структуры Паразитные биполярные транзисторы: 1, 2 – npn, 3 - pnp [ 2 ]

Пороговое напряжение МОП-транзистора •

ЛОКОС - процесс [ 3 ]

Образование «Птичьего клюва» o 2 [ 3 ]

«Птичий клюв» [ 2 ]

Влияние толщины буферного окисла на длину «птичьего клюва» и плотность дефектов [ 3 ]

Влияние толщины нитрида на длину «птичьего клюва» и время маскирования [ 3 ]

Побочные эффекты при локальном окислении Возникновение паразитных пленок нитрида кремния Возникновение механических напряжений [ 2 ]

Маршрут изготовления VIP –структуры [ 3 ]

Этапы формирования щелевой изоляции РИТ кремния Термическое окисление кремния Осаждение диэлектрика Планаризация

Виды щелевой изоляции Мелкая щелевая изоляция Глубокая щелевая изоляция Узкая щелевая изоляция Широкая щелевая изоляция

Эффект защелкивания в КМОП структуре [ 1 ]

Глубокая щелевая изоляция в КМОП-структуре Затворы Глубокая щелевая изоляция n-карман [ 2 ]

Щелевая изоляция – твердая маска при формировании карманов

Щелевая изоляция – твердая маска при формировании областей сток/исток • Электрод затвора п+ п+

Зависимость ширины щели от минимального размера Уровни технологии [ 2 ]

Паразитный МОП транзистор p-карман Щель n-карман [ 4 ]

Влияние температуры и среды на перераспределение примеси при окислении кремния N Коэффициент сегрегации (N в кремнии/N в оксиде) Доноры N 0 Акцепторы (бор) Оксид кремний 1017 см-3 ДА Нет Инверсный канал X

Боковые инверсные каналы Боковой инверсны й канал p-карман n-карман p Область обеднения [ 4 ]

Пути токов утечек в КМОП инверторах Путь тока утечки [ 4 ]

Подлегирование боковых стенок с помощью имплантации бора [ 4 ]

Подлегирование боковых стенок диффузией из поверхностного источника фоторезист Формирование щели кремний нитрид окисел Боросиликатное стекло БСС Осаждение источника Удаление БСС фоторезист n-карман Термообработка p-карман p Диффузия бора [ 4 ]

Процесс формирования щелевой изоляции Буферный окисел Планаризирующий материал диэлектрик фоторезист РИТ окисел РИТ планаризация ХМП Подзатворный окисел изоляция [ 4 ]

Микрофотография вытравленных щелей [ 4 ]

Подтравливание окисла кремния Конфигурация щели Микрофотография структуры [ 4 ]

Влияние метода окисления на округление угла меза структуры Окисление с HCl, 9000 C Быстрое термическое окисление 11000 С [ 4 ]

Микрофотография МОП структуры после осаждения поликремния [ 4 ]

Технологические режимы формирования щелевой изоляции Формирование боковой щелевой изоляции ХО Окисление 20 нм (буферный окисел) Осаждение нитрида 0. 1 мкм (маска) Ф/К <AA> РИТ нитрида/оксида/кремния (0. 32 м)(формирование щели) ПХ снятие Ф/Р ХО Окисление 25 нм Ф/К <stiimp> ИИ BF 2 80 кэ. В/2 е+12( ) создание охранной области ПХ снятие Ф/Р ХО Осаждение окисла 0. 4 м Уплотнение окисла СМР (планаризация) ХО Удаление нитрида/окисла ХО Окисление 10 нм

Формирование щели Возможно снижение толщины оксида до 10 нм и увеличение толщины нитрида кремния ( твердая маска при травлении + стоп-слой при планаризации) до 0, 2 мкм.

Создание охранной облаксти Толщина термического оксида может быть увеличена до 50 нм

Формирование изолирующей области